一种低压配电网络的并联电弧故障定位方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种低压配电网络的并联电弧故障定位方法及系统，该方法包括如下步骤：监测节点对每个周波的电压采集信号进行低通滤波；以周波为单位监测线路各相电压的大小，并根据相电压同步完成对线电压的监测；在某个周波检测到某相电压的大小变化超过设定阈值

【技术实现步骤摘要】
一种低压配电网络的并联电弧故障定位方法及系统
本专利技术涉及电气工程测量领域，具体是一种低压配电网络的并联电弧故障定位方法及系统。
技术介绍
低压配电线路受到物理摩擦、化学侵蚀等诸多因素可能使线路线缆出现绝缘层老化、磨损、接触不良等情况，从而引发故障电弧。0.5A的电流产生的电弧温度即可高达2000—3000℃，足以引燃任何可燃物，而且电弧的维持电压低至20V时仍可使电弧连续稳定存在，难以熄灭，因此，故障电弧通常是引起火灾的重要原因。现有的针对电弧检测的研究多是针对电弧有无的检测，即通过检测故障电弧是否发生，通过切断电源来避免电弧引发火灾事故，对于表后的户内电弧检测来说，由于户内线路相对简单，因此对故障点定位的需求相对较小。然而，在低压配电线路中，从配电变压器到表前系统，依然存在大量的低压配电线路，其分支多，拓扑复杂，该线路目前属于“盲管”状态，对该线路来说，仅局限于电弧故障的检测是不够的，从供电可靠性和安全角度来看，还必须在检测到电弧故障时及时确定故障点的位置，实现对故障线路的及时维修更换，才能从根本上解决电弧导致的电气火灾隐患。并联电弧故障指发生在“相线-N”、“相-相”、“相-PE”线之间的故障电弧。与串联电弧相比，并联电弧的故障电流大，因此更容易引发火灾。对于户内系统来说，其规定的负荷电流一般较小(如不超过40A)，由于并联电弧发生时，其故障电流通常较大(达到75～500A)，因此完全可以通过过流保护实现对此类故障的保护；对于故障点的定位，由于户内线路相对较少、结构简单，因此对故障点的自动定位技术需求不强。然而，不同于户内线路，对低压配电台区来说，从配电变压器到各个用户电表的表前线路则具有线路长、结构复杂多变的特点，因此，从供电可靠性和安全角度出发，对该线路的管理，在并联电弧故障发生时，除了实现故障的检测，还必须实现故障点的自动定位，这样才能及时查找修复故障点，从而从根本上消除故障隐患。现如今，对并联电弧故障点的定位方法少有研究。对于表前系统来说，若线路的负荷电流较小，则发生并联电弧故障时，故障点上游(靠近电源侧)线路会出现明显增大的故障电流，由此可知故障点在上游监测点的下方。但表前系统的主干线路其正常负荷电流通常较大(如200kVA的变压器主干线额定电流达到了300A)，因此当并联电弧故障发生时，受到并联电弧故障点过渡电阻大小随机性的影响，当过渡电阻较大时，其故障电流可能与额定电流大小相仿或变化不大，当过渡电阻较大时，甚至可能出现故障电流小于额定电流的情况，因此过流检测的方法存在难以设定动作阈值的不足，此外，负荷电流波动也会对该方法产生误判，对故障定位更无从谈起。并联电弧发生时，其下游线路电流具有突然降低的特征，因此通过在下游线路设置监测点，当发现其下游线路电流突然大幅度减小，则可判定故障点在该监测点的上游线路。但这种方法实施的前提是下游线路的本身负荷电流较大时该特征才能够得以明显体现，实际中，存在下游线路负荷较少或无负荷的情况，此时，即使发生并联电弧故障，其下游监测点也感受不明显，因此这种方法也存在难以设定阈值的问题，该方法同样存在负荷电流波动导致的误判问题。综合上述两种情况，若要利用电流突变特征实现并联电弧故障的监测，则必须在线路的上下游均安装监测设备。当上游负荷电流较大时，下游分支线路也有较大的负荷电流，因此下游监测点理论上能够监测到故障发生时的电流突然减小特征，但其前提是下游线路每个分支均要安装监测设备。综上所述，利用电流突变特征实现并联电弧故障定位的方法，存在阈值难以设定、易受负荷波动导致误判以及所有分支线路均要安装设备带来的成本高的问题。目前，已有专利提出了利用并联电弧发生时的故障点电弧电压对其下游线路电压的影响来实现并联电弧故障检测的方法，但该专利仅能够检测并联电弧故障的存在，无法解决并联电弧故障点的定位问题。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的低压配电线路表前网络的并联电弧故障点的定位问题，提供一种低压配电网络的并联电弧故障定位方法及系统，利用各分布式监测点受故障点电弧电压以及电源电压影响的差异，实现对故障点的定位。一种低压配电网络的并联电弧故障定位方法，包括如下步骤：监测节点对每个周波的电压采集信号进行低通滤波；以周波为单位监测线路各相电压的大小，并根据相电压同步完成对线电压的监测；在某个周波检测到某相电压的大小变化超过设定阈值α时，判定为监测到故障信息，即判定该周波为故障周波；将该故障周波的相电压的有效值数据发送给网关设备，所述网关设备将接收的故障周波的相电压的有效值数据行分组，根据台区低压网络的线路拓扑结构找到平均值最小的分组中的最上游监测节点，判断故障点在最上游监测节点的紧邻上游线路。进一步的，监测节点将障周波的相电压的有效值数据以无线方式发送给网关设备。进一步的，网关设备对故障周波的相电压的有效值数据行分组步骤如下：(1)网关设备对收到的数据按照大小顺序进行排序；(2)从第一个数开始，计算相邻两个数据差的绝对值；(3)若相邻两个数据绝对值小于第一设定阈值ε，则认为该两个数属于同一组；若相邻两个数据绝对值大于第二设定阈值δ，则认为该两个数不属于同一组，其中第一设定阈值ε小于第二设定阈值δ；(4)分组完毕。进一步的，所述第一设定阈值ε为2V，所述第二设定阈值δ为5V。一种低压配电网络的并联电弧故障定位系统，包括安装于每组分支线上的监测电压的监测节点以及与监测节点通信连接的网关设备，；所述监测节点，用于对每个周波的电压采集信号进行低通滤波，以周波为单位监测线路各相电压的大小，并根据相电压同步完成对线电压的监测，在某个周波检测到某相电压的大小变化超过设定阈值α时，判定为监测到故障信息，即判定该周波为故障周波，并将该故障周波的相电压的有效值数据发送给网关设备；所述网关设备，用于将接收的故障周波的相电压的有效值数据行分组，根据台区低压网络的线路拓扑结构找到平均值最小的分组中的最上游监测节点，判断故障点在最上游监测节点的紧邻上游线路。进一步的，监测节点与网关设备进行无线通信连接。进一步的，网关设备对故障周波的相电压的有效值数据行分组步骤如下：(1)网关设备对收到的数据按照大小顺序进行排序；(2)从第一个数开始，计算相邻两个数据差的绝对值；(3)若相邻两个数据绝对值小于第一设定阈值ε，则认为该两个数属于同一组；若相邻两个数据绝对值大于第二设定阈值δ，则认为该两个数不属于同一组，其中第一设定阈值ε小于第二设定阈值δ；(4)分组完毕。进一步的，所述第一设定阈值ε为2V，所述第二设定阈值δ为5V。本专利技术利用并联电弧故障发生时对电压造成的突变特征作为分布式监测点的同一个故障周波的选择依据，保证了各监测点传送的电压是同一个周波数据，避免了各分布式监测点的同步要求，降低了系统成本；另外基于各有关监测点发送的故障信息，利用网关设备实现对故障点的快速定位，相比与检测到故障后的离线定位方法，效率更高，从供电可靠性的角度来说本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低压配电网络的并联电弧故障定位方法，其特征在于：包括如下步骤：监测节点对每个周波的电压采集信号进行低通滤波；以周波为单位监测线路各相电压的大小，并根据相电压同步完成对线电压的监测；在某个周波检测到某相电压的大小变化超过设定阈值α时，判定为监测到故障信息，即判定该周波为故障周波；将该故障周波的相电压的有效值数据发送给网关设备，所述网关设备将接收的故障周波的相电压的有效值数据行分组，根据台区低压网络的线路拓扑结构找到平均值最小的分组中的最上游监测节点，判断故障点在最上游监测节点的紧邻上游线路。/n

【技术特征摘要】
1.一种低压配电网络的并联电弧故障定位方法，其特征在于：包括如下步骤：监测节点对每个周波的电压采集信号进行低通滤波；以周波为单位监测线路各相电压的大小，并根据相电压同步完成对线电压的监测；在某个周波检测到某相电压的大小变化超过设定阈值α时，判定为监测到故障信息，即判定该周波为故障周波；将该故障周波的相电压的有效值数据发送给网关设备，所述网关设备将接收的故障周波的相电压的有效值数据行分组，根据台区低压网络的线路拓扑结构找到平均值最小的分组中的最上游监测节点，判断故障点在最上游监测节点的紧邻上游线路。


2.如权利要求1所述的低压配电网络的并联电弧故障定位方法，其特征在于：监测节点将障周波的相电压的有效值数据以无线方式发送给网关设备。


3.如权利要求1所述的低压配电网络的并联电弧故障定位方法，其特征在于：网关设备对故障周波的相电压的有效值数据行分组步骤如下：
(1)网关设备对收到的数据按照大小顺序进行排序；
(2)从第一个数开始，计算相邻两个数据差的绝对值；
(3)若相邻两个数据绝对值小于第一设定阈值ε，则认为该两个数属于同一组；若相邻两个数据绝对值大于第二设定阈值δ，则认为该两个数不属于同一组，其中第一设定阈值ε小于第二设定阈值δ；
(4)分组完毕。


4.如权利要求3所述的低压配电网络的并联电弧故障定位方法，其特征在于：所述第一设定阈值ε为2V，所述第二设定阈值δ为5V。


5.一种低压配电网络的并...

【专利技术属性】
技术研发人员：宿磊，杨帆，沈煜，蒋伟，王文烁，杨志淳，唐泽洋，胡成奕，王玮，薛永端，甘依依，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司电力科学研究院，山东理工大学，中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：湖北;42